采空区下回采巷道支护方案数值模拟研究

以某煤矿为研究对象,采用FLAC数值计算软件,通过对不同监测断面的围岩应力监测,对采空区下回采巷道的围岩应力进行数值分析。研究表明:巷道采用锚杆和工字钢棚支护比单一支护更能够明显降低顶底板位移量。根据研究成果,确定基本支护方案为锚网+工字钢棚复合支护形式。     

开拓煤业采空区下回采巷道围岩控制机理及技术研究

为保障采空区下3119工作面回采巷道围岩的稳定,基于近距离煤层采空区下回采巷道的特征,采用理论分析的方式进行巷道控制机理及控制原则的分析,基于分析结果确定支护应尽量减小顶板空顶区域面积,巷道顶板和肩部围岩控制为关键。结合巷道地质条件,确定巷道采用工字钢棚+顶板充填+锚网的支护方案,并在支护方案实施后进行效果分析。结果表明:3119工作面轨道回风巷采用现有支护方案后,顶板空顶区域得到有效充填,巷道掘进期间围岩变形量小,保障了围岩的稳定。     

近距离煤层开采下巷道支护技术研究

为解决西山亚辰煤业公司极近距离煤层下煤层29102工作面巷道支护难题,参考相邻29101工作面两巷采用工字钢棚支护后出现的巷道变形严重,工字钢棚顶梁压弯、棚腿内移等问题,系统分析了29101轨道巷围岩移动变形、支护结构承载情况,并对巷道失稳原因进行了研究。采用数值模拟方法,确定了29102轨道巷围岩控制技术方案,并开展了现场工业性试验。结果表明:29102轨道巷采用高强度稳定型新型锚网(索)棚联合支护技术,巷道掘进经过测站约110 m后,巷道顶底板移近量为17 mm,两帮移近量为19 mm,巷道支护效果良好,为类似条件下巷道围岩控制提供了技术参考。     

近距离煤层下部煤巷掘进支护技术优化研究

以采空区下11~#煤层辅助运输顺槽为研究对象,通过对巷道顶板结构特征、围岩强度特性、上部煤层残留煤柱集中应力对开采煤层顶板造成的破坏深度进行分析,结合锚杆支护理论,并对巷道围岩锚固特性进行现场试验,提出了以高预应力锚杆为基础,配用"短锚索+工字钢棚"联合支护方式,根据顶板条件的差异性,分别采用3种支护方案。     

薄煤层回采巷道支护技术研究

晋能煤运临汾公司金源达煤业31118工作面下副巷为薄煤层回采巷道,当采用工字钢棚对棚支护时,经常出现顶梁破断,棚腿扭曲这些典型的结构性失稳现象,因此,提出了棚索耦合支护方式,并采用FLAC数值模拟软件进行模拟。结果表明,棚索耦合支护能很好地改善围岩应力状态,围岩控制效果显著。工业化试验结果表明:棚索耦合支护能够有效地控制巷道围岩变形,巷道支护效果良好。     

复采煤柱区巷道布置与支护

针对华润天能新庄煤矿复采煤柱的地质赋存条件,分析了复采煤柱两侧采空区冒落矸石压实胶结形成再生围岩变形规律,得出复采区内回采巷道应布置在煤柱边缘的应力降低区,巷道支护宜采用工字钢架棚支护,以适应围岩稳定性特点和压力特征,合理确定了复采区巷道支护参数,分析了巷道的围岩变形规律和控制效果。     

复采巷道过破碎顶板区钢梁支护研究

为了解决复采巷道掘进时频繁过空巷和破碎顶板区巷道支护的难题,采用理论分析、数值计算和现场实测相结合的方法,通过分析"破碎顶板-工字钢梁"相互作用机理,建立2种梯形棚梁力学计算模型,研究了复采残采松软破碎围岩梯形棚被动支护强度确定问题;并根据梯形巷道几何参数及覆岩力学参数,计算不同棚梁跨长不同棚距下顶板压力值并与工字钢梁最大支护载荷进行比较;对复采巷道过实体煤和破碎顶板区围岩控制平面应变力学模型进行数值计算。结果表明:将梯形棚立柱和顶梁简化成简支压弯构件模型,更符合实际;当棚梁跨长为3.2 m,单梁最大允许棚距为0.7 m;巷道顶板压力小于梯形棚梁抗拉强度和屈服强度,可满足复采掘进巷道支护要求。研究为复采矿井破碎顶板工字钢梯形棚支护方案确定提供理论依据。     

动压巷道离层变形特征及支护技术研究

为了对比分析不同支护方式下围岩离层变形过程的差异,以铜川矿区复合顶板动压巷道为例,在同一回采巷道内分别设置工字钢棚试验段和锚杆支护试验段,采用巷道矿压在线监测系统实测两种支护方式下围岩离层变形的动态过程,探究不同支护方式下的围岩变形机理,为确定合理的巷道支护方式提供依据。实测结果表明:主动支护和被动支护时动压巷道离层变形过程有本质区别,在锚杆支护地段深部与浅部围岩以同步变形为主;而在工字钢架棚支护段,深部与浅部围岩的位移量差别较大,出现了较大的离层空间,棚式支护不能满足围岩变形要求。根据试验巷道围岩支护体的信息反馈结果,动压巷道应该采用主动支护方式,据此采用高预应力强力一次支护理论进行了动压巷道支护方案优化设计,改进后的支护方案能够满足动压巷道的支护要求。     

近距离煤层采空区下巷道布置与锚杆支护研究

以霍州煤电汾河公司三交河煤矿2~#煤层分叉后的2-1煤层、2-2煤层为工程背景,通过近距煤层采空区下巷道不同布置方式的矿压特征分析,基于低应力区易于维护的原则,确定出2-2下部煤层巷道采用同向内错20 m的布置方案。采用现场钻孔窥视确定巷道顶板厚度的变化及顶板岩性情况,并提出了3种不同的顶板支护方案:高预应力锚网索支护、锚杆-架棚联合支护、工字钢架棚支护。通过现场试验与监测表明:近距离下层煤层巷道采用同向长距离内错的布置方式,锚杆最大工作载荷63 k N,巷道最大变形量30 mm,围岩变形得到了有效控制。     

近距离煤层采空区下回采巷道高强稳定型支护技术

为了解决某矿29101工作面轨道平巷掘后不久,顶板大面积下沉,致使工字钢顶梁压弯,棚腿弯曲内移等问题,采用现场调查分析和数值模拟,研究总结了巷道失稳破坏主要因素及不同支护方式下巷道围岩应力、位移和工字钢支架弯矩分布特征.研究结果表明:加大支护强度、提高围岩残余强度、充分发挥围岩承载能力、及时形成有效稳定承载结构可控制巷道浅部围岩强烈剪胀变形.根据锚杆(索)支护作用原理及数值模拟分析结果,提出了以高强预应力锚杆、锚索支护为基础,辅以工字钢支护的高强稳定型支护技术.实践应用证实,该支护方案效果良好,能有效控制巷道围岩变形.     

孤岛工作面回采巷道支护技术应用探讨

针对孤岛工作面巷道围岩受两侧采空区影响,存在围岩应力大、巷道变形量大、巷道顶板支护管理难度大、影响工作面安全生产等诸多问题,拟定采用“工字钢架棚+锚网补强”支护技术,并制定工作面回采过程中上下端头及巷道超前支护技术措施。该支护技术应用后表明,其对巷道围岩起到有效控制作用,工作面实现了安全高效回采。     

采空区上部掘进巷道的支护研究

为了探究采空区上部煤层稳定性及支护参数选取,以孙疃矿8221工作面为研究对象,拟从数值模拟角度出发,运用FLAC~(3D)数值模拟软件对8221工作面回采巷道进行开挖模拟计算,分析距1023停采线不同位置处的应力变化规律,回采巷道掘进过程围岩应力场特征,提出不同区域的支护方案,即以架棚支护为主,局部地质条件较好区域采用锚带网支护;结果表明:优化支护后的8221回采巷道围岩变形量小,巷道支护效果明显,架棚为主、局部锚带网的支护方案可以满足孙疃矿巷道支护的要求。     

整合矿井采空区内掘进巷道围岩加固支护技术

针对整合矿井复采前巷道掘进极易揭露采空区的问题,在理论分析、数值模拟和矿压观测的基础上,根据掘进巷道遇到高冒区和空巷的不同情况采用锚杆、锚索网与料石墙工字钢棚多种联合支护技术手段对采空区内掘进巷道进行围岩加固支护,解决了整合矿井采空区内掘进巷道围岩覆岩强度较低、自承载结构能力差的围岩控制技术难题。实践表明,该加固支护技术有效保证了采空区内巷道围岩稳定,两帮移近量118～141mm,顶底板移近量123～133mm。     

复采区二次活化巷道支护技术研究

针对复采区掘进巷道支护困难等问题,采用现场调研、理论分析、物理试验、数值模拟及工程应用相结合的研究方法,对掘进巷道的合理支护技术进行研究,提出工字钢棚与膏体充填联合支护技术,并通过数值模拟确定,当膏体材料配比为水泥∶粉煤灰∶矸石=2∶5∶5时,巷道能够保持稳定,现场监测表明,巷道掘进60d后,围岩变形稳定,变形量不再增加,围岩变形量与数值模拟结果相近,变形量较小,所设计支护方案能够满足生产需要,可为同类型地质条件矿井提供参考。     

极近距离煤层采空区下巷道补强支护参数研究

为解决华烨煤矿4301工作面轨道平巷掘进后顶板大面积下沉问题，采用现场调查、理论分析和数值模拟方法研究了巷道失稳的变形特征，分析了不同支护方案下的围岩屈服强度、垂直应力以及顶板垂直位移变化情况。结果表明：棚式支护结构对顶板具有有效的围岩承载能力，确定了以高强预应力锚杆支护为基础、辅以间距为2m的“11#工字钢+单体液压支柱”钢棚式主动支护方案。工程试验证实，该支护方案效果良好，有效控制了围岩变形，解决了顶板下沉问题，并节省了生产投资，提高了企业经济效益。     

极近距离下位煤层开采巷道布置优化和支护技术研究

为解决四台矿11#煤层采空区下12#煤层8215工作面回采巷道的布置和支护问题,通过数值模拟及理论分析,设计采用锚杆架棚联合支护对采空区下的12#煤层8215运输顺槽进行支护。围岩位移监测结果表明巷道围岩变形量有效控制在合理的范围内。     

近距离煤层房柱式采空区下巷道支护技术研究

针对近距离煤层房柱式采空区下巷道维护困难的问题,采用围岩结构窥视、数值模拟方式研究了下部煤层围岩特性和应力分布状态。针对上部为房柱式采空区、煤柱以及上下夹层厚度变化提出了采用高预应力树脂加长锚固锚杆差异化支护及架棚支护体系,有效地控制了巷道围岩变形,取得了良好的效果。     

极近距离下煤层回采巷道支护技术研究

为了解决极近距离下煤层顶板受上煤层开采挤压破坏、回采巷道支护难度大的问题,采用数值模拟的方法,分析了下煤层受上煤层采动影响后围岩应力分布情况,掘进和回采期间回采巷道在采空区、煤柱下方及超前工作面区域的架棚受力情况,合理确定了架棚支护参数及加强支护的具体范围,巷道围岩变形符合设计要求,棚腿未出现弯曲现象。     

软岩巷道围岩变形及控制

赵固二矿Ⅰ盘区东回风大巷原采用锚网索梁+12#工字钢棚联合支护,变形严重。为此,选取合适的注浆材料壁后注浆并架设36U型钢棚支护,采用FLAC3D数值模拟软件分析了巷道围岩的应力分布和塑性区范围,结果显示水平应力和垂直应力峰值分别为33.0 MPa和32.6 MPa,顶底板最大变形量为162 mm,两帮最大移近量为186 mm,巷道围岩未出现明显的塑性变形,表明该方案能维护巷道稳定。     

软岩巷道围岩变形及控制

赵固二矿Ⅰ盘区东回风大巷原采用锚网索梁+12#工字钢棚联合支护,变形严重。为此,选取合适的注浆材料壁后注浆并架设36U型钢棚支护,采用FLAC3D数值模拟软件分析了巷道围岩的应力分布和塑性区范围,结果显示水平应力和垂直应力峰值分别为33.0 MPa和32.6 MPa,顶底板最大变形量为162 mm,两帮最大移近量为186 mm,巷道围岩未出现明显的塑性变形,表明该方案能维护巷道稳定。